机械设计期末复习(2014-14)

1、一、题型分值一、题型分值选择题选择题 10个个 20分分判断题判断题 10个个 20分分 简答题简答题 3个个 18分分计算题计算题 2个个 22分分分析题分析题 2个个 20分分第一篇第一篇 失效减小应力集中的措施有限寿命疲劳极限接触应力摩擦类型（滑动摩擦的类型）磨损的过程（三个阶段）螺纹连接螺纹连接 螺纹类型螺纹的基本参数（螺距、导程、线数）螺纹连接的类型、特点、应用场合螺纹连接预紧的目的螺纹连接的防松（目的或实质、原理、方法措施）螺纹连接的强度计算提高螺栓强度的措施（相对刚度）螺纹连接强度计算螺纹连接强度计算fziFKFFKzifFss00或受力平衡条件：单个螺栓受力单个螺栓受力0F螺栓

2、组受力螺栓组受力F dFddFca012103 . 144/3 . 1或（1）普通螺栓组连接）普通螺栓组连接3 . 11 . 1_可靠性系数，取可靠性系数，取接合面数目；接合面数目；接合面间的摩擦系数，接合面间的摩擦系数，sKif 若螺栓不预紧，则每个螺栓所受的工作载荷若螺栓不预紧，则每个螺栓所受的工作载荷 F F 为：为：zFF 若螺栓预紧，则每个螺栓所受的最大载荷（含预紧若螺栓预紧，则每个螺栓所受的最大载荷（含预紧力和工作载荷）不等于：力和工作载荷）不等于：FFF02FCCCFFmbb02FFF12（2 2）受轴向载荷的螺栓组连接）受轴向载荷的螺栓组连接F0（2 2）受轴向载荷的螺栓组连接

3、）受轴向载荷的螺栓组连接单个螺栓的受力：预紧力单个螺栓的受力：预紧力F F0 0 工作力工作力F F : :zFFFCCCFFFFmbb002 dFddFca212123 . 144/3 . 1或001mbmCCCFFF对于有紧密性要求的连接，对于有紧密性要求的连接，FF8 .15 .111、如图所示，一牵引钩用2个M10（d1=8.376mm）的普通螺栓固定于机体上，已知接合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数Ks=1.2，螺栓材料强度级别为6.6级，安全系数S=3，试计算该螺栓组连接允许的最大牵引力Rmax。 43 . 1210dFca360 1203sMPaS 2210 8.376120

4、5083.74 1.34 1.3dFN 0SfF ziK R 00.15 5083.72 11270.91.2SfF ziRNK 螺栓的拉伸强度条件为 式中，螺栓的许用拉应力 接合面不滑移的条件为 由图可见，接合面数i=1 键连接键连接 键连接的主要作用类型、特点、作用工作原理（工作面）平键的类型、应用场合普通平键的尺寸的选择依据强度、失效形式多个键的布置（平键、切向键、楔键）键连接设计的内容、一般顺序花键强度计算准则带传动带传动 特点、适用场合 类型、工作原理V带传动和平带传动的区别受力分析、最大应力、应力类型带的最大应力弹性滑动（原因、后果）、打滑（原因、部位、后果），区别带传动的设计准则

5、带传动设计中限制带速、小带轮直径与小带轮包角带传动中带的根数带传动的张紧（目的、方法措施） 链传动链传动 链传动的特点（与带传动比、与齿轮传动比）链条的磨损（部位、后果）链的节数（避免过度链节）、链轮的齿数基本参数（p、z）多边形效应（传运动的不均匀性、动载荷）失效形式链传动的布置链传动的张紧（目的、方法措施）齿轮传动齿轮传动失效形式（轮齿折断、疲劳点蚀、齿面磨损、胶合、塑性变形）设计准则（开式、闭式、硬齿面、软齿面）受力分析齿面接触强度、齿根弯曲强度，提高的措施（影响齿轮弯曲强度和接触强度的主要参数）齿轮传动、链传动、带传动的布置齿轮传动受力分析齿轮传动受力分析圆周力：圆周力：径向力：径向力

6、：和和 指向各自的轮心指向各自的轮心1rF2rF主动轮主动轮上上与转向相反与转向相反1tF2tF与转向相同与转向相同从动轮从动轮上上同直同直齿轮齿轮轴向力：轴向力： 左旋齿轮用左手法则左旋齿轮用左手法则右旋齿轮用右手法则右旋齿轮用右手法则弯曲四指为转动方向、大指为弯曲四指为转动方向、大指为方向方向1aF用用左右手法左右手法则判定：则判定：1aF主动轮主动轮上上 主、从动轮主、从动轮上各对应力大小上各对应力大小相等、方向相反相等、方向相反主动Fa1Fa1Fa2Fa2从动轮从动轮的的Fa2与与从动轮从动轮的的Fa1反向反向（1）斜齿圆柱齿轮传动受力分析）斜齿圆柱齿轮传动受力分析n n1 1n n1

7、 1例：圆柱齿轮的受力分析例：圆柱齿轮的受力分析1 12 2n33 34 4n n2 2n n1 1F Fr1r1F Fr2r2F Ft1t1F Ft2t2F Fa2a2F Fa1a1F Fr1r1F Fr2r2F Fa1a1F Fa2a2F Ft2t2F Ft1t1齿轮齿轮1 1、2 2：齿轮齿轮3 3：Ft4Fr3Fa3齿轮齿轮4 4：Ft3Fr4Fa4F方向方向径向力：径向力：指向圆心；指向圆心；轴向力：轴向力：指向大端。指向大端。圆周力：圆周力：主动轮上主动轮上与转向相反与转向相反1tF2tF与转向相同与转向相同从动轮上从动轮上（2）圆锥齿轮传动受力分析）圆锥齿轮传动受力分析例：判断力

8、的方向21n1F Fr1r1Fa1Ft1Ft2Fa2F Fr2r2n2 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆的自锁性蜗杆直径系数q受力分析蜗轮、蜗杆的螺旋角方向蜗杆传动的主要失效形式、失效部位提高蜗杆传动效率的主要措施闭式蜗杆传动的功率损耗热平衡问题（油温的限制、改善的方法措施）切向力切向力主动轮：主动轮：与啮合点线速度 方向相反从动轮：从动轮：与啮合点线速度 方向相同径向力：径向力： 啮合点指向轴线轴向力：轴向力： 轴向指向工作齿廓侧轴向力轴向力亦可视亦可视主动轮主动轮的螺旋线旋向采用左手或右手定则：的螺旋线旋向采用左手或右手定则：左旋齿轮用左手法则右旋齿轮用右手法则弯曲四指为转动方向、大指为 方向1aF

9、蜗杆传动受力分析蜗杆传动受力分析 注意：注意：一对啮合的蜗杆蜗轮的旋向相同一对啮合的蜗杆蜗轮的旋向相同例：力的方向判断例：力的方向判断Fa1Ft2Fr2Fr1Ft1Fa2图示为蜗杆、齿轮传动装置。右旋蜗杆I为主动件，为使轴、上传动件的轴向力能相抵消，试确定：（1）一对斜齿轮3、4轮齿的旋向；（2）用图表示各轴上传动件的受力（用各分力表示）情况。Fr5Ft1Fr6Fa6Ft2xFa1n2n3n1Fa2Fa3Fa4Ft3xFt4Fa5Ft5xFt6Fr1Fr2Fr3Fr4轴线对着自己哪边高哪边就是什么旋向往里 往外左旋顺时针往里右旋逆时针往外Fa指向大端,短边就是小端,长边就是大端, Ft看限速度

10、主动轮上反向左右手判断只能在主动轮上受力受力对象是谁下角标就是谁蜗轮是左旋蜗杆就是右旋方向是相同的轴承轴承 滚动轴承的组成滚动轴承的类型（承载、接触角）滚动轴承的代号（类型、内径）滚动轴承的失效形式滚动轴承的基本额定寿命当量动载荷滚动轴承密封的作用、密封方法）标明各个轴向力（内、外的方向）。）标明各个轴向力（内、外的方向）。）根据合力，判断轴承）根据合力，判断轴承“放松端放松端”和和“压紧端压紧端” 。）放松端轴承的轴向力）放松端轴承的轴向力F Fa a= =它自身的附加轴向力； 压紧端轴承的轴向力压紧端轴承的轴向力F Fa a= =除去它自身的附加轴向力外， 其余轴向力的矢量合力。）（arp

11、YFXFfPeFFraYX,CLh,4 4）hLPCfnLhth66010NLnfPCht161060计算轴承寿命的方法归纳：计算轴承寿命的方法归纳：三、滚动轴承计算三、滚动轴承计算角、锥轴承所受轴向力的计算方法：角、锥轴承所受轴向力的计算方法： 1 1） 根据轴承的受力和结构，判断出全部轴向力根据轴承的受力和结构，判断出全部轴向力 （包括外载荷和内部轴向力）合力的指向。（包括外载荷和内部轴向力）合力的指向。 2 2） 被被“放松放松”轴承的轴向力轴承的轴向力Fa =本身的内部轴向力本身的内部轴向力S S被被“压紧压紧”轴承的轴向力轴承的轴向力Fa = 除去本身派生的轴除去本身派生的轴向力后，

12、其余各轴向力的代数和。向力后，其余各轴向力的代数和。分析哪一端轴承被分析哪一端轴承被“压紧压紧”、哪一端轴承被、哪一端轴承被“放放松松”。正装时，轴向合力指向的一为紧端，正装时，轴向合力指向的一为紧端，反装时，轴向合力指向的一端为松端。反装时，轴向合力指向的一端为松端。1、图示轴上装有一对角接触球轴承，已知轴承的基本额定动载荷C=33400N，轴的转速n=288r/min，轴上作用的轴向力为FA=2000N，轴上作用的径向力分别为F1=2000N，F2=2000N，常温工作，动载荷系数fp=1.1。试求危险轴承的寿命是多少小时？（已知：e=0.68，Fd=0.68Fr；Fa/Fre时，X=1，

13、Y=0；Fa/Fre时，X=0.41，Y=0.87；=3） （1）计算轴承上的径向载荷 1212rrFFFF12215020050rFFFFr1Fr215000rFN21000rFN （2）计算派生轴向力 110.680.68 50003400drFFN220.680.68 1000680drFFNFd1Fd2（3）计算轴承上的轴向载荷 12340020005400dAdFFNF轴承2压紧 113400adFFN215400adAFFFN（4）计算当量动载荷 对轴承11134000.685000arFeF对轴承2 2254005.41000arFeFX=1，Y=0 X=0.41，Y=0.87

14、111.11.1 50005500rPFN2221.11.10.41 10000.87 54005618.8raPXFYFN21PP故轴承2为危险轴承 （5）计算危险轴承寿命 36610103340012155.286060 2885618.8thf CLhnP联轴器和离合器联轴器和离合器 联轴器的类型、特点选择联轴器的依据联轴器和离合器的作用、区别离合器的类型、特点轴轴 轴的类型（按承载分）轴直径初步确定的方法轴的设计计算准则轴设计的工艺性轴的结构设计轴系结构轴系结构轴的结构改错问题通常从以下几个方面考虑轴的结构改错问题通常从以下几个方面考虑: :1.1. 轴与轴上零件是否用键作周向固定轴与

15、轴上零件是否用键作周向固定, ,若轴上有多个零件时，其若轴上有多个零件时，其键槽是否在同一母线。键槽是否在同一母线。2.2. 轮毂长度是否略大于安装轴段的长度。轮毂长度是否略大于安装轴段的长度。3.3. 轴上零件的两端轴上定位如何？轴上零件的两端轴上定位如何？4.4. 轴承的类型选择和组合是否合理？特别是采用角接触球轴承轴承的类型选择和组合是否合理？特别是采用角接触球轴承或圆锥滚子轴承时，应检查是否为成对使用，其内外圈传力或圆锥滚子轴承时，应检查是否为成对使用，其内外圈传力点处是否设置有传力件。点处是否设置有传力件。5.5. 轴承的内、外圈厚度是否高出与之相接触的定位轴肩或定位轴承的内、外圈厚

16、度是否高出与之相接触的定位轴肩或定位套筒的高度。套筒的高度。6.6. 轴承端盖处有无密封及间隙。轴承端盖处有无密封及间隙。7.7. 整个轴系相对于箱体轴向位置是否可调整个轴系相对于箱体轴向位置是否可调? ? 试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构，并画出正确的结构图。构，并画出正确的结构图。例题：例题： 两轴承应当正装；两轴承应当正装；正装省空间，有利于机构的紧凑 右端轴承应有定位轴肩；右端轴承应有定位轴肩；轴段过长，套筒抵不住齿轮；轴段过长，套筒抵不住齿轮；套筒过高，不便拆缷轴承套筒过高，不便拆缷轴承精加工面过长，应设一非定位轴肩，以便轴承的安装；精加工面过长，应设一非定位轴肩，以便轴